Wissenschaftler fanden Bakterien in Felsen – was das für das Leben auf dem Mars bedeuten könnte

Die Entdeckung von Bakterien in Felsen unter der Meeresoberfläche lässt vermuten, dass Leben auf dem Mars wahrscheinlicher ist als bisher angenommen. Wenn diese mikroskopisch kleinen Lebewesen unter diesen Bedingungen auf der Erde gedeihen konnten, so die Theorie der Forscher, könnten sich auch auf dem Roten Planeten Lebensformen in ähnlichen Strukturen gebildet haben.

Die Bakterien wurden in dünnen Rissen in Felsen gefunden, die unter dem Meeresboden des Pazifiks geborgen wurden. Das Team, das die Entdeckung gemacht hat, glaubt, dass die Risse Ansammlungen von Bakterien beherbergen könnten, die so reichhaltig und vielfältig sind wie der menschliche Darm – etwa 10 Milliarden Zellen pro Kubikzentimeter (0,06 Kubikzoll). Das ist 100 Millionen Mal so dicht wie die durchschnittliche Verteilung von Bakterien auf dem Meeresboden in der Region, in der die Proben entnommen wurden.

„Ich erwarte jetzt fast zu sehr, dass ich Leben auf dem Mars finden kann. Wenn nicht, muss das Leben von einem anderen Prozess abhängen, den es auf dem Mars nicht gibt, wie zum Beispiel Plattentektonik“, erklärte Yohey Suzuki, außerordentlicher Professor an der Universität von Tokio.

I wanna rock!

Lava bricht aus Unterwasservulkanen bei Temperaturen von bis zu 1.200 Grad Celsius aus. Das Material kühlt im kalten Wasser ab und bildet Felsen, die mit winzigen Rissen gefüllt sind. Im Laufe von Millionen von Jahren füllen sich diese Risse (mit einem Durchmesser von bis zu 1 mm) mit Ton, ähnlich dem, der zur Herstellung von Töpferwaren verwendet wird. Bakterien finden bald ihren Weg in den Ton, wo sie sich vermehren und zu großen Kolonien heranwachsen können.

Die Proben wurden Ende 2010 im Rahmen des Integrated Ocean Drilling Program (IODP) in den Gewässern des Südpazifiks gesammelt. Das Expeditionsteam sammelte Bohrkerne an drei Orten zwischen Tahiti und Neuseeland.

„Die Urmikroben kamen wahrscheinlich mit dem Meerwasser, das durch die Risse im Basalt floss. Der Ton bildete sich an Ort und Stelle durch die Alteration des Basalts. Typischer ozeanischer Basalt besteht zu etwa 15 % aus Klüften, wenn er jung ist. Durch diese Risse fließt kontinuierlich Meerwasser. Wenn sekundäre Mineralien (wie Ton) in den Klüften wachsen, verringert sich das Kluftvolumen. Trotz dieses Mineralwachstums bleiben einige Brüche offen genug, damit das Meerwasser noch viele zehn Millionen Jahre lang durch den Basalt fließen kann (während der gesamten über 100 Millionen Jahre dauernden Lebensdauer des Basalts in unserer Studie)“, erklärte Dr. Steven D’Hondt von der University of Rhode Island, der die Pazifik-Expedition leitete, gegenüber The Cosmic Companion.

Die Mission war mit einem Bohrer ausgestattet, der mit einem 5,7 Kilometer langen Metallrohr verbunden war. Der Bohrer durchtrennte bis zu 125 Meter tiefes Material unter dem Meeresboden. Probenkerne mit einem Durchmesser von 6,2 cm enthüllten etwa 75 Meter Sediment über 44 Meter festem Gestein.

„Die obere ozeanische Kruste besteht hauptsächlich aus basaltischer Lava. Sie ist auf der Erde seit ~3,8 Milliarden Jahren kontinuierlich entstanden. Basaltische Lava wird an den mittelozeanischen Rücken ausgebrochen und verfestigt, wo Hochtemperaturreaktionen zwischen Basalt und Wasser viel Energie für die Aufrechterhaltung von chemosynthetischem Leben liefern“, beschreiben die Forscher in Communications Biology.

Die Analyse ergab eine große Altersspanne für das Probentrio. Ein Kern war 13,5 Millionen Jahre alt, während ein zweiter 20 Millionen Jahre älter war. Die älteste Probe ist 104 Millionen Jahre vor unserer Zeitrechnung entstanden.

Jeder Kern wurde aus Regionen entnommen, die von hydrothermalen Schloten oder Wasserkanälen unter dem Meeresboden weit entfernt sind. Diese Positionierung würde dazu beitragen, dass sich die in den Tonen der Proben gefundenen Bakterien auf natürliche Weise in den Rissen gebildet haben.

„Diese Risse sind ein sehr freundlicher Ort für das Leben. Tonminerale sind wie ein magisches Material auf der Erde; wenn man Tonminerale findet, findet man fast immer Mikroben, die in ihnen leben“, erklärte Suzuki.

Bevor die Kernproben für die Untersuchung aufbereitet wurden, wurde die Außenseite jeder Probe mit künstlichem Meerwasser und einer schnellen Verbrennung sterilisiert, ähnlich wie ein Koch Lebensmittel mit einer Flamme anbrennt.

Die grüne Maschine

Vor einem Jahrzehnt hätten Forscher, die Kernproben untersuchten, die äußere Schicht der Probensäule abgetragen und das Material in den inneren Bereichen des Kerns zerkleinert. Die Zellen in dem zerkleinerten Gestein wurden dann gezählt.

Eine erste Analyse der Proben ergab keine Hinweise auf das Vorhandensein von Bakterien weit unter dem Meeresboden.

„Die Anzahl der mikrobiellen Zellen ist geringer als an allen zuvor erbohrten Stellen. Die zählbaren Zellen verschwinden mit zunehmender Tiefe im Sediment an jeder Stelle im Südpazifikwirbel“, beschrieben die Forscher 2011.

Geologen, Chemiker und Biologen verbrachten mehr als ein Jahrzehnt damit, neue Testmethoden zu entwickeln und zu verfeinern.

In Anlehnung an die Art und Weise, wie dünne Scheiben von Körpergewebe für Untersuchungen präpariert werden, bereitete Suzuki dünne Scheiben von Kernproben vor und verwendete spezielles Epoxid, um die Stücke zusammenzuhalten. Die Proben wurden dann mit einem Farbstoff behandelt, der die DNA färbte, und mit verschiedenen Mikroskopen untersucht.

Das Team fand aerobe Bakterien, die als grüne Kugeln leuchteten und zu leuchtend orangefarbenen Röhren zusammengepackt waren, die verräterische Struktur von Ton. Die Forscher vermuten, dass sich in diesen Tunneln Nährstoffe konzentrieren könnten, die von den Bakterien als Brennstoff genutzt werden, was sie zu einer attraktiven Heimat für die Mikroorganismen macht.

Die DNA der Bakterien in den Tonstrukturen wurde ebenfalls eingehend untersucht. Die Forscher fanden eine Vielzahl von Bakterienarten, die für jeden der drei Standorte, von denen Proben genommen wurden, einzigartig sind. Die Forscher vermuten, dass das Alter der Gesteinsproben eine Rolle bei der Vermehrung der verschiedenen Arten an jedem Ort gespielt haben könnte.

Diese Studie legt nahe, dass sich mikroskopische Lebensformen auf dem Mars auch in ähnlichen Strukturen konzentrieren könnten, die Bakterien in der rauen Marsumgebung eine willkommene Heimat bieten. Das folgende NASA-Video zeigt, dass der Curiosity-Rover in alten Gesteinsformationen auf dem Mars organisches Material entdeckt hat.

„Mineralien sind wie ein Fingerabdruck für die Bedingungen, die herrschten, als sich der Ton bildete. Neutrale bis leicht alkalische Werte, niedrige Temperatur, mäßiger Salzgehalt, eisenreiche Umgebung, Basaltgestein – all diese Bedingungen haben der tiefe Ozean und die Marsoberfläche gemeinsam“, so Suzuki.

Eine Studie aus dem Jahr 2017 legt nahe, dass Methanogene – eine der ältesten Lebensformen auf der Erde, die Kohlendioxid und Wasserstoff zum Überleben nutzen – in der Niederdruckatmosphäre des Mars gedeihen könnten.

„In allen Umgebungen, die wir hier auf der Erde finden, gibt es in fast allen eine Art von Mikroorganismus. Es ist schwer zu glauben, dass es nicht auch auf anderen Planeten oder Monden Organismen gibt“, erklärte Rebecca Mickol, Astrobiologin an der Universität von Arkansas und leitende Forscherin der Methanogen-Studie.

Obwohl der Mars eine raue Umgebung hat, bleibt er einer der wahrscheinlichsten Orte im Sonnensystem, um außerirdisches Leben zu finden. Jetzt wissen wir, dass wir in winzige Lehmtunnel schauen können, um herauszufinden, wo sich außerirdische Organismen noch verstecken könnten.

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Cosmic Companion von James Maynard, einem Astronomiejournalisten, Fan von Kaffee, Science-Fiction, Filmen und Kreativität, veröffentlicht. Maynard schreibt über den Weltraum, seit er 10 Jahre alt ist, aber er ist „immer noch nicht Carl Sagan“.